Ученые из Технологического института Карлсруэ (KIT, Германия) разрабатывают новые композиты из ДНК, частиц кремнезема и углеродных нанотрубок. В медицине из этих нанокомпозитов можно создавать среду, в которой могут развиваться стволовые клетки. Также новые материалы можно адаптировать для разных задач и применений, сообщает пресс-служба KIT. Результаты представлены в Nature Communications и на платформе bioRxiv.
Стволовые клетки культивируются для фундаментальных исследований и разработки эффективных методов лечения тяжелых заболеваний – например, для замены поврежденной ткани. Тем не менее, стволовые клетки будут формировать здоровые ткани только в адекватной среде. Для создания трехмерных тканевых структур необходимы материалы, которые поддерживают функции клеток за счет идеальной эластичности. Такие – программируемые – материалы, которые можно использовать в качестве субстратов в биомедицинских применениях, были разработаны группой из Технологического института Карлсруэ.
Новые материалы состоят из ДНК, мельчайших частиц кремнезема и углеродных нанотрубок. Эти композиты получают путем биохимической реакции, и их свойства можно регулировать, изменяя количество отдельных компонентов, объясняют авторы разработки. Кроме того, нанокомпозиты могут быть запрограммированы на быстрое и плавное разрушение и высвобождение клеток, выращенных внутри, которые затем можно использовать для дальнейших экспериментов.
У материала множество применений. Нанокомпозиты пригодятся не только для культивации стволовых клеток – с их помощью можно также создать программируемые биогибридные системы, в которых живые микроорганизмы интегрированы в электрохимические устройства. Таким способом можно производить микробные топливные элементы, микробные биосенсоры или микробные биореакторы. Биогибридная система, созданная исследователями KIT, содержит бактерию Shewanella oneidensis. Эта бактерия – экзоэлектрогенная: она производит электричество из органических отходов. Когда Shewanella oneidensis культивируется в нанокомпозитах, разработанных KIT, она заполняет матрицу композита, тогда как неэкзоэлектрогенная бактерия Escherichia coli остается на ее поверхности. Композиция, содержащая Shewanella, остается стабильной в течение нескольких дней.
[Фото: NIEMEYER-LAB, KIT]
